亚硝胺

亚硝胺（Nitrosamine^[1]）是N-亚硝基化合物中的一类强致癌物质。^[4][5]尽管缺少亚硝胺对人类肿瘤的直接致癌作用证据，但它们对动物的致癌性是肯定的，^[6]除了致癌性，亚硝胺也可造成肝脏损伤，^[7][8]通过胎盘诱发胎儿畸形，^[7]以及能引起细菌、真菌、果蝇和哺乳类动物发生突变等。^[6]根据对亚硝胺的认识，^[1]可采取合理储存食物、改进食品的加工方法、增加抗氧化营养（维生素C、维生素E等）摄入、改善土壤环境等措施进行预防。^[9]

香烟中含有三大类亚硝胺：挥发性亚硝胺、非挥发性亚硝胺和香烟中特有的亚硝胺；^[10]亚硝胺在天然食品中一般很少存在，主要是在人类的生产、烹调等过程中形成的，^[11]特别是熏、腊、腌制食品；^[12] 一些药物（沙坦类以及含有吡格列酮、雷尼替丁的药物等）杂质中含有亚硝胺（在建议使用量范围内即可接受）；^[13]环境中的亚硝胺主要来源于工业废气、汽车尾气等；^[5]此外，人及哺乳动物体内也含有亚硝胺。^[1]联合国粮农组织和世界卫生组织联合食品添加剂专家委员会（JECFA）规定亚硝酸盐的每日允许摄入量为0-0.2mg/kg·bw^[注1]。^[14]

亚硝胺一般为黄色中性物质，常温下为油状液体或固体，略溶于水或脂肪，易溶于有机溶剂。^[3]其不仅可发生光解，^[15]还可还原为肼，或氧化生成醛及硝基化合物等。^[8]其可通过胺与亚硝酸、三氧化二氮反应制取；^[2]土壤微生物活动也可产生亚硝胺。^[16]亚硝胺的测定可通过气相色谱—热能分析仪法和气相色谱质谱法。^[17]

弗罗因德（Freund）于1937年首次指出亚硝胺对哺乳类动物肝脏的破坏作用，他调查了两例在工业上接触二甲基亚硝胺（NDMA）的中毒病例，发现病人为中毒性肝炎且有腹水。他以小白鼠和狗吸入NDMA后，发现动物肝细胞有退行性坏死。^[18]1956年英国科学家彼得·麦吉（Peter McGee）教授和约翰·巴恩斯（John Barnes）博士提出亚硝胺可能引起大鼠肝癌之后，许多科学家感到兴趣，并对亚硝胺致癌进行了广泛研究。^[19]

1962年，德鲁克雷（Druckrey）和普雷斯曼（Preussmann）提出由于仲胺降尼古丁、新烟草碱、假木贼碱以及叔胺尼古丁的存在，烟草及其烟气均可能生成具有致癌作用的烟草亚硝胺盐。后来，许多研究表明烟草及其烟气中确实含有亚硝胺。^[20]1972年，森（Sen）和沃瑟曼（Wasserman）等的一些研究表明在某些法兰克福香肠、意大利红肠的样品中偶尔可检出含量相当高的亚硝胺。然而这些亚硝胺的含量和检出的频率都是不可预知的。其原因直至1973~1974年，森等在商业上用于加工腌肉的亚硝酸盐和香料的混合料中发现含量很高的亚硝胺后才弄清楚。这些发现后来为其他的一些实验所证实。后来，加拿大和其他国家都不再使用把硝酸盐或亚硝酸盐同香料预先混合的方法，而要求制造商把腌制盐和香料分开包装，这一措施已获得了在各类肉产品中亚硝胺含量显著降低的效果并使这些食品更加安全地为人类食用。^[21]

香烟中含有三大类亚硝胺：挥发性亚硝胺、非挥发性亚硝胺和香烟中特有的亚硝胺—具强致癌性的去甲烟碱亚硝胺和甲酰基去甲烟碱亚硝胺。^[10]但亚硝胺不存在于收获的绿叶中，而是在烟草加工的烘烤、发酵阶段以及烟草成品变陈期间形成的。^[20]烟草中的蛋白质、农药和生物碱是产生亚硝胺的前体物。烟草中的生物碱（烟碱尼古丁、去甲烟碱、甲酰基去甲烟碱、假木贼碱和新烟草碱）在烟草燃烧过程中会生成一些香烟中特有的亚硝胺化合物。^[10]

亚硝胺在天然食品中一般很少存在，主要是在人类的生产、烹调等过程中形成的。^[11]

鱼、肉制品中

鱼、肉制品中的亚硝胺主要来源于食品加工及烹调过程。如腌制咸鱼、咸肉、香肠等是以发色、防腐等为目的，向食品中加入硝酸盐可以使硝酸盐转变为亚硝酸盐，最后形成亚硝胺，特别是腌制后的动物性食品经过油煎、烟熏、烘烤等过程，就是亚硝胺形成的过程。^[11]各种鱼、肉类亚硝胺含量如下：^[22]

食物品种加工方法含量/mg.kg-1猪肉新鲜0.5熏肉烟熏0.8~2.4腌肉（火腿）烟熏、亚硝酸盐处理1.2~24腌腊肉烟熏、亚硝酸盐处理、放置0.8~40鲤鱼新鲜4熏鱼烟熏4~9咸鱼亚硝酸盐处理12~24腊鱼烟熏、亚硝酸盐处理20~26腊肠亚硝酸盐处理5.0熏腊肠烟熏、亚硝酸盐处理11~84参考资料：^[22]

乳制品中

乳制品中的亚硝胺主要指经过高温等工艺处理的制品（如奶酪、奶粉等）中含有的亚硝胺，其亚硝胺的含量很低，只有0.5~5.2μg/kg。^[11]

蔬果中

蔬果长期存放，不新鲜，硝酸根离子可变成亚硝酸根离子，^[11]其中蔬菜中亚硝酸盐平均含量大约为4mg/kg。^[10]不新鲜的蔬果，其蛋白质分解也可生成亚硝胺。^[11]

啤酒中

生产啤酒时，直火加热使空气中产生的氮氧化物与麦芽中的大麦碱和芦竹碱反应生成N-二甲基亚硝胺。直火产生的二甲基亚硝胺比间接加热多。据调查，啤酒中亚硝胺的阳性检出率和超标率均高，因此引起世界各国卫生部门的重视，所以一些国家都订有卫生标准。中国的卫生标准规定啤酒中亚硝胺含量不高于5μg/kg。^[11]

霉变食品

实验证明，将某些霉菌菌株接种到含有一定量亚硝酸盐、硝酸盐的玉米面中，可使玉米中NO₂-和胺类增加，在合适的条件下合成亚硝胺。^[11]

流行病学调查证明，霉变食品中含有亚硝胺。在中国食管癌高发区（河南林县），这里的人有常年吃霉变食品的习惯，如霉变红苕渣、玉米面等，这些食品发酵后其中的硝酸根离子转变成亚硝酸根离子，蛋白质分解生成胺类物质。据调查，当地粮食中亚硝胺的阳性率为23.3%~33.3%，且前体物质含量也高。从当地人喜欢吃的酸菜中分离出的霉菌培养物具有促亚硝胺合成及致癌作用。^[11]

一些药物杂质中也含有亚硝胺，如药品监管部门首先在含有缬沙坦的药物中发现了N­-二甲基亚硝胺。后来又在沙坦类的其他药物中检测到其他亚硝胺杂质，例如，N-二乙基亚硝胺、N-二异丙基亚硝胺等。同时，在含有吡格列酮和雷尼替丁的药物中也发现存在亚硝胺杂质。关于药物中摄入亚硝胺杂质的量没有明确规定，世卫组织的报告显示相比亚硝胺的副作用，治疗需求更重要，所以给出了最大摄入量的建议。^[13]

在自然环境中，亚硝胺类物质的含量较低。它一般是由亚硝酸盐（如NaNO2）或硝酸盐（如NaNO3）通过化学反应途径转化而来。因此，亚硝酸盐和硝酸盐是亚硝胺类致癌物的前体物质。^[12]环境中的亚硝胺主要来源于工业废气、汽车尾气。^[5]由于生成亚硝胺的两种母体物质为仲胺及NO2-。自然界中胺类还广泛存在于微生物栖住的场所，农药、洗涤剂中有胺的组分，粪便中常含联苯胺，及三甲基胺，藻类与高等植物体内也有不同的叔胺和仲胺，在污水中亦能生成仲胺，曾检测到腐胺（四甲烯二胺）、尸胺（五甲烯二胺）及其他二胺类；至于微生物对氨的氧化以及硝酸盐还原生成NO2-的作用，是环境中经常进行的过程。因此，天然水体与土壤中可以生成亚硝胺化合物，特别是当有机污染物无管理排放，引起大量污泥积累的情况下为甚。^[16]

人及哺乳动物的胃液pH值为1~3，且含有硫氰酸盐等催化剂，具有合成亚硝胺的条件。某研究显示，曾有31人摄入硝酸盐及二苯胺后，在16人的胃液中测出了1~5微克的亚硝胺。有人用11组大白鼠及小白鼠分别饲以不同量的仲胺及亚硝酸盐，其肿瘤发生率与用相应的亚硝胺发生率基本相同。在胃酸缺乏的情况下，胃内可有硝酸盐还原菌使硝酸盐还原为亚硝酸盐，有利于仲胺的亚硝基化。^[1]

亚硝胺与亚硝酰胺二者稳定性不同，毒性也不同，二烷基和环状亚硝胺主要是造成肝脏损伤，包括出血及小叶中心坏死等。亚硝酰胺所致的肝中毒病变较轻，肝坏死多为小叶周缘坏死，还可引起摄入部位的局部损伤，可能是其分解产物所致，因它不稳定。亚硝胺类化合物因其结构不同，对动物的LD50也不同，毒性最大的是甲基亚硝胺，LD50为18mg/kg。^[7]

亚硝胺类还可通过胎盘诱发胎儿畸形，如亚硝酰胺中的甲基及乙基亚硝基脲可致胎儿发生神经系统的畸形。^[7]相关实验对受孕动物用不同途径给药（皮下、腹腔、静脉、经口或吸入）都有致畸作用。关键是受孕期的给药时间。大鼠在受孕后1～10日给药可引起胎毒作用， 在第8~10日则有致畸作用。^[8]

据实验证明，亚硝酰胺可直接表现出致突变性，^[7]能引起能引起细菌、真菌、果蝇和哺乳类动物发生突变。^[6]而亚硝胺需经肝微粒体酶系统活化才有致突变性。^[7]

亚硝胺需经酶的活化才能致癌，而亚硝酰胺可以直接致癌。最终致癌物可能为偶氮烷烃和碳鎓离子，它们能使细胞的核酸和蛋白质烷化，尤其是RNA 和DNA的鸟嘌呤的N-7位发生烷化。核酸的烷化或蛋白质合成受到干扰，改变了细胞的遗传特性，通过体细胞突变或细胞的分化调控失常，诱发肿瘤。^[8]

亚硝胺在细胞内的代谢以二甲基亚硝胺为例，其在细胞内代谢中可转变为甲基亚硝胺、重氮甲烷和自由甲基。自由甲基具有亲电子性质，在细胞内可与DNA的亲质子基团（亲核基团）结合成共价键的化合物，使细胞中的DNA受损伤。轻微的损伤可在短期内修复，严重的可引起细胞死亡。但这2种情况都不会引起细胞癌变，只有当受损伤的DNA不能修复或修而不复，而且这种细胞仍能长期存在下去时，细胞癌变才会开始。^[10]

亚硝胺为强致癌物，尽管缺少它们对人类肿瘤的直接致癌作用证据，但它们对动物的致癌性是肯定的，甲基亚硝胺和二乙基亚硝胺致癌作用很强。^[6]以啮齿类动物最敏感，每日喂饲量达1mg/kg或更少时就可致癌。有些仅一次较大剂量也引起肿瘤。亚硝胺化合物的致癌性随其化学结构、剂量而有所不同。二烷基亚硝胺的R₁和R₂对称时，如二甲基或二乙基亚硝胺，在大鼠通常引起肝癌，二丁基亚硝胺引起膀胱癌，二戊基亚硝胺引起肺癌。R₁和R₂不对称时，尤以其中一个为甲基者，如甲基戊基亚硝胺或甲基苯基亚硝胺，经常引起食管癌；含有环仲胺基的亚硝胺，如亚硝基哌啶、二硝基哌嗪等亦引起食管癌。从剂量来看，长期给予大鼠低剂量的二甲基亚硝胺引起肝癌，而当一次大剂量时则引起肾癌。^[8]

根据对亚硝胺的认识，可采取以下预防措施。^[1]

低温贮存肉类、鱼贝类和蔬菜类，低温环境中细菌的活力，亚硝酸盐和胺的产量将减少；^[9]防止食物霉变及其他微生物污染；^[6]尽量减少腌制和酸渍食品的食用。^[9]

减少加工过程中亚硝胺的产生，例如啤酒生产用的麦芽在烘烤时提倡用间接加热法；豆类食品的干燥应避免直接加热；^[9]熏制、腌制、泡制食品原料应新鲜；向食品中添加维生素C等。^[11]

提高维生素C、维生素E、多酚类、脂类（多不饱和脂肪酸）及胡萝卜素的摄入量，这些抗氧化营养素可阻断体内亚硝基化合物的形成。^[11][9]已知的天然食物有豆类及其制品、乳制品、茶、咖啡、槟榔、某些蔬菜（大蒜、大葱、萝卜、十字花科类等）、野菜、野果(猕猴桃、刺梨、沙棘等)。^[11]

有研究证明，将二甲基亚硝胺的前体物质一亚硝酸盐和氨基吡啉在体外模拟胃液条件以一定浓度组成一个反应系统，分别以桃汁和维生素C溶液进行比较，发现桃汁阻断亚硝胺合成的作用优于同浓度的维生素C溶液，这说明桃汁不仅具备维生素C的作用，而且含有其他活性物质。沙棘汁在pH值为4左右能有效阻断亚硝胺合成，并优于维生素C。体外模拟人胃液条件，对N-亚硝基吗啉合成阻断，还有一些研究也能证明其阻断作用。大蒜和大蒜素可抑制胃内硝酸盐还原菌，降低胃内的亚硝酸盐含量，减少生成亚硝胺。此外，茶叶中茶多酚、儿茶酚等酚类物质具有抗癌、抑癌的作用等。^[11]

提高栽培和育种技术，用钼肥代替氮肥，减少氮肥使用量；同时注意蔬菜采收和贮存，减少亚硝酸盐的产生。^[9]

光解破坏食品中亚硝胺；注意口腔卫生，减少唾液中的SCN-。^[11]

N-二甲基亚硝胺（NDMA），可通过二甲肼（火箭燃料的一种组分）的降解以及其他一些工业生产过程而出现在饮用水中。它也是一些农药的致污物。同时NDMA被认定为是氯胺消毒的一种副产物（通过氯胺和二甲胺反应，二甲胺是受污水排放影响的水域中普遍存在的组分），并且在一定程度上，是氯化消毒的副产物。^[23]

有确凿证据表明，NDMA在实验动物多种途径接触中（包括通过饮用水摄入）是一种强效致癌物质。NDMA已被IARC列为人类可疑致癌物。NDMA导致恶性肿瘤的机理得到了很好的了解，它涉及通过肝脏微粒体酶的生物转化，生成甲基重氮离子。这种活性代谢物形成DNA加合物，大多数的证据指向O6-甲基鸟嘌呤为可能的近端致癌剂。也有充分的证据表明，NDMA在体内和体外都具有遗传毒性。^[23]

烟草特有亚硝铵（TSNAs）是由烟草内源性生物碱通过亚硝胺化作用而产生的，是存在于烟草、烟草制品和烟草烟气中的亚硝胺类化合物，研究证明，TSNAs与肺部、口腔、食道、胰脏、肝脏等部位发生的肿瘤有关。其中，NNK是TSNAs的典型代表。NNK及其主要代谢物4-(N-亚硝基甲氨基)-1-(3-吡啶基)-1-丁醇（NNAL）具有特异的致肺癌活性，而且它们是卷烟烟气中已知的仅有的胰腺致癌物。^[10]

NNK一般不能直接和DNA发生作用，它主要在体内或体外通过生物降解产生中间体，再与DNA发生作用。研究表明，NNK上亚甲基的羟基化产生一种不稳定的α-羟基-N-亚硝铵，它能自发分解产生酮、醛等不稳定的电化合物以及甲基重氮氢氧化物，甲基重氮氢氧化物和DNA反应生成7-甲基鸟嘌呤和O6-甲基鸟嘌呤等加合物，这2种物质均在经NNK处理的老鼠的肝、肺中被检测到。^[10]

二乙基亚硝胺（DEN）在室温下呈微黄色的挥发性液体，溶于水、乙醇、乙醚、有机溶剂及油脂。其在阴暗环境下，中性或碱性溶液中性质稳定，至少保存14d，而在酸性及有光线条件下性质不稳定，尤其是在紫外线照射下。DEN为IARC确定的2A类致癌物。DEN是已知的强致癌物，但并不是终致癌物，经细胞色素氧化酶代谢成终致癌物发挥作用。DEN明显诱导Balb/o3T3细胞发生恶性转化并发肝癌。^[10]

人类潜在的暴露途径包括消化道、呼吸道及皮肤。最普遍的暴露环境存在于食品、饮料、烟草烟雾、饮用水及工业污染中所含有的未知数量的DEN。通过空气、食物及吸烟每日约摄入数微克的该物质，在多种食物中可以检测到该物质，如奶酪中含量为0.5~30μg/kg，各种鱼类为大于147μg/kg，咸鱼为1.2~21mg/kg。在烟草烟雾中测得DEN含量为1.0~28ng/支。橡胶加工过程中往往会产生DEN，并且也可以存在于橡胶终末产物中。^[10]此外，在小麦、受热面粉、干咸鱼中也可检出N-二乙基亚硝胺。^[24]同时，婴儿奶嘴中的亚硝胺类物质可以通过唾液进入人体。^[10]

亚硝胺一般为黄色中性物质，常温下为油状液体或固体，略溶于水或脂肪，易溶于有机溶剂。^[3]亚硝胺由于分子量不同，可以表现为沸点（蒸汽压）大小不同。^[2]

亚硝胺不易水解，在中性及碱性环境中较稳定，仅在酸性环境及紫外线照射下可缓慢水解；而亚硝酰胺的化学性质比较活泼，在酸性及碱性条件下均不稳定，易被分解。^[3]

亚硝胺具有光敏性，在紫外线照射下，发生光解作用。N-亚硝胺还可还原为肼，或氧化生成醛及硝基化合物。二甲基亚硝胺除生成甲醛外，在有机溶剂中形成一种强甲基化剂-偶氮烷烃；水溶液中，在适当的pH下可形成偶氮甲烷和碳鎓离子。^[8]

亚硝胺是N-亚硝基化合物的一种，一般结构为R2(R1)N-N=O。R1和R2相同时，称为对成型亚硝胺，如N-亚硝基二甲胺（NDMA），N-亚硝基二乙胺（NDEA）；当R1不等于R2时，称为非对称性亚硝胺，N-亚硝基甲乙胺（NMEA）和N-亚硝基甲苄胺（NMBzA）等。^[2]同时，亚硝胺根据其化学性质可分为亚硝胺和亚硝酰胺两大类。^[7]当为亚硝胺时，R1和R2均为烷基、芳烷基和芳基，当为亚硝酰胺时，通常含有一个烷基R1和一个酰基R2。^[25]

亚硝酸盐与胺和其他含氮物质在适宜条件下经亚硝基化作用易生成亚硝胺。^[2]

胺与亚硝酸反应^[2]

胺与三氧化二氮反应^[2]

土壤微生物活动也可生成亚硝胺，其中母体物质为仲胺和NO2-。仲胺可由叔胺经脱烷基作用制得；微生物对氨氧化以及硝酸盐还原都可生成NO2-。^[16]

气相色谱-热能分析仪法（GC-TEA），适用于啤酒中N-亚硝基二甲胺的检测。^[26]样品中N-亚硝胺经硅藻土吸附或真空低温蒸馏，用二氯甲烷提取、分离，气相色谱-热能分析仪测定。其原理为：自气相色谱仪分离后的亚硝胺在热解室中经特异性催化裂解产生NO基团，后者与臭氧反应生成激发态NO*。当激发态NO*返回基态时发射出近红外区光线。产生的近红外区光线被光电倍增管检测（600~800nm）。由于特异性催化裂解与冷阱或CTR过滤器除去杂质，使热能分析仪仅仅能检测NO基团，而成为亚硝胺特异性检测器。该方法适用于啤酒中亚硝胺的测定。^[17]

气相色谱质谱法（GC-MS）法，适用于酒类、肉及肉制品、蔬菜、豆制品、茶叶等食品中N-亚硝基二甲胺、N-亚硝基二乙胺、N-亚硝基二丙胺及N-亚硝基吡咯烷含量的检测。该方法的原理是，^[26]试样中的N-亚硝胺类化合物经水蒸气蒸馏和有机溶剂萃取后，浓缩至一定量，采用气相色谱-质谱联用仪的高分辨匹配法进行确定和定量。^[17]

联合国粮农组织和世界卫生组织联合食品添加剂专家委员会（JECFA）规定亚硝酸盐的每日允许摄入量为0-0.2mg/kg·bw。^[14]

中国《食品安全国家标准食品添加剂使用标准》（GB 2760—2014）规定肉类制品中硝酸钠用量不得超过0.5g/kg，亚硝酸钠不得超过0.15g/kg；残留量以亚硝酸钠计，西式火腿（熏烤、烟熏、蒸煮火腿）类不得超过0.07g/kg，肉类罐头不得超过0.05g/kg，肉制品不得超过0.03g/kg。^[9]

中国国家标准《食品安全国家标准食品中污染物限量》（GB2762--2017）对一些食品中N-二甲基亚硝胺的限量指标如下：^[11]